KR101260592B1 - Method for producing metallic carbon nanotube, carbon nanotube dispersion liquid, carbon nanotube-containing film, and transparent conductive film - Google Patents

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Abstract

고농도의 분산물이 얻어지는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법을 제공하는 것이다. 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 혼재하는 카본 나노 튜브 함유 용액에 풀러린을 첨가하는 풀러린 첨가 공정과, 상기 첨가된 풀러린에 의해 분산된 카본 나노 튜브를 취출하는 취출 공정을 구비하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법.It is to provide a method for producing metallic carbon nanotubes in which a high concentration of dispersion is obtained. Metallic carbon nano comprising a fullerene addition step of adding fullerene to a carbon nanotube-containing solution in which the metallic carbon nanotubes and the semiconducting carbon nanotubes are mixed, and a extraction step of taking out the carbon nanotubes dispersed by the added fullerene. Method of making the tube.

Description

금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법, 카본 나노 튜브 분산액, 카본 나노 튜브 함유막, 및 투명 도전막{METHOD FOR PRODUCING METALLIC CARBON NANOTUBE, CARBON NANOTUBE DISPERSION LIQUID, CARBON NANOTUBE-CONTAINING FILM, AND TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM}METHOD FOR PRODUCING METALLIC CARBON NANOTUBE, CARBON NANOTUBE DISPERSION LIQUID, CARBON NANOTUBE-CONTAINING FILM, AND TRANSPARENT CONDUCTIVE FILM}

본 발명은, 특히 금속성 카본 나노 튜브에 관한 것이다.The present invention relates in particular to metallic carbon nanotubes.

최근, 액정 디스플레이로 대표되는 박형 표시 디바이스의 시장 확대에 의해, 투명 도전막의 수요가 급증하고 있다. 투명 도전막은, 예를 들어 전극에 사용된다. 혹은, 저항막 방식의 터치 패널에 사용된다. 또는, 전자파 실드막에 사용된다. 그 밖에도, 여러가지 용도에 사용된다. 이 종류의 투명 도전막은, 일반적으로는, InSn 산화물 (ITO) 등의 금속 산화물로 구성된다. ITO 등의 투명 도전막은 스퍼터링 등의 방법으로 성막된다. 따라서, 이들 방법에 의한 성막에는 고온이 필요하다. 이 때문에, 내열성이 부족한 수지 기판의 사용에는 제약이 크다. 나아가서는, 성막에 진공 분위기를 필요로 한다. 이 때문에, 기판이 커짐에 따라, 거대한 성막 장치가 필요해진다. 따라서, 성막 비용이 비싸게 든다. 또, In 은 희소 금속인 점에서, 입수가 곤란하다. 따라서, 이 점에서도, 비용이 비싸게 든다.In recent years, the demand of a transparent conductive film is rapidly increasing by the market expansion of the thin display device represented by a liquid crystal display. A transparent conductive film is used for an electrode, for example. Or it is used for a resistive touch panel. Or it is used for an electromagnetic shield film. In addition, it is used for various uses. This kind of transparent conductive film is generally composed of a metal oxide such as InSn oxide (ITO). Transparent conductive films such as ITO are formed by a method such as sputtering. Therefore, high temperature is required for film formation by these methods. For this reason, the use of the resin substrate lacking heat resistance is large. Furthermore, the vacuum atmosphere is needed for film-forming. For this reason, as a board | substrate becomes large, a huge film forming apparatus is needed. Therefore, the cost of film formation is expensive. In is difficult to obtain since In is a rare metal. Therefore, also in this point, cost is expensive.

이러한 점에서, ITO 를 대신하는 대체 기술이 제안되고 있다. 특히, 카본 나노 튜브막을 도포법에 의해 형성하는 기술이 제안되고 있다. 또한, 카본 나노 튜브를 사용한 투명 도전막은 평가가 높다.In this regard, alternative techniques have been proposed to replace ITO. In particular, a technique of forming a carbon nanotube film by a coating method has been proposed. Moreover, the transparent conductive film using a carbon nanotube has high evaluation.

그런데, 카본 나노 튜브 중에서도, 단층 카본 나노 튜브는 가장 도전성이 높다고 일컬어지고 있다. 하지만, 단층 카본 나노 튜브는 용매 중에서 잘 분산되지 않는다. 따라서, 도포에 의해 단층 카본 나노 튜브 도전막을 구성하는 것은 간단하지 않다. 그래서, 분산제의 사용이 제안되고 있다. 예를 들어, 도데실황산나트륨의 사용이 제안 (비특허문헌 1) 되고 있다. 또, 도데실벤젠술폰산나트륨의 사용이 제안 (비특허문헌 1) 되고 있다. 또, 옥틸페놀폴리에틸렌글리콜 에테르의 사용이 제안 (비특허문헌 1) 되고 있다. 또, 콜산나트륨의 사용이 제안 (비특허문헌 2) 되고 있다. 또, 폴리비닐피롤리돈의 사용이 제안 (비특허문헌 3) 되고 있다.By the way, among the carbon nanotubes, single-walled carbon nanotubes are said to have the highest conductivity. However, single layer carbon nanotubes do not disperse well in the solvent. Therefore, it is not easy to construct a single-walled carbon nanotube conductive film by coating. Thus, the use of dispersants has been proposed. For example, use of sodium dodecyl sulfate is proposed (nonpatent literature 1). Moreover, use of sodium dodecyl benzene sulfonate is proposed (nonpatent literature 1). Moreover, use of octyl phenol polyethylene glycol ether is proposed (nonpatent literature 1). Moreover, the use of sodium cholate is proposed (nonpatent literature 2). Moreover, use of polyvinylpyrrolidone is proposed (nonpatent literature 3).

일본 재공표특허공보 2006-013788호Japanese Patent Publication No. 2006-013788 일본 공개특허공보 2008-055375호Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-055375

M.F.Islam 등 NANO LETTERS 2003, Vol.3, 269 M.F.Islam et al NANO LETTERS 2003, Vol. 3, 269 T.Hertel 등 NANO LETTERS 2005, Vol.2, 511 T. Hertel et al. NANO LETTERS 2005, Vol. 2, 511 Michael J.O'Connell 등 Chemical Physics Letters 342 (2001) 265 Michael J. O'Connell et al. Chemical Physics Letters 342 (2001) 265

그러나, 도데실벤젠술폰산나트륨 (분산제) 을 대량으로 사용해도, 저농도의 단층 카본 나노 튜브 분산액 밖에 얻을 수 없다. 예를 들어, 비특허문헌 1 에 있어서는, 도데실벤젠술폰산나트륨을 용매에 대해 20 질량% 나 사용하고 있지만, 저농도의 단층 카본 나노 튜브 분산액 밖에 얻을 수 없었다.However, even when sodium dodecylbenzenesulfonate (dispersant) is used in large quantities, only a low concentration of single-walled carbon nanotube dispersions can be obtained. For example, in the nonpatent literature 1, although 20 mass% of sodium dodecylbenzene sulfonate is used with respect to a solvent, only the low concentration single layer carbon nanotube dispersion liquid was obtained.

폴리비닐피롤리돈 (분산제) 을 사용한 경우 (비특허문헌 3), 고농도의 단층 카본 나노 튜브 분산액이 얻어진다. 그러나, 분산제 (폴리비닐피롤리돈) 를 제거할 수 없다. 이 때문에, 단층 카본 나노 튜브의 막이 형성되어도, 이 단층 카본 나노 튜브막의 도전성이 낮다. 따라서, 이것으로는 투명 도전막으로서 이용하기 어렵다.When polyvinylpyrrolidone (dispersant) is used (nonpatent literature 3), a high concentration single layer carbon nanotube dispersion liquid is obtained. However, it is not possible to remove the dispersant (polyvinylpyrrolidone). For this reason, even if the film | membrane of a single | mono layer carbon nanotube is formed, the electroconductivity of this single layer carbon nanotube membrane is low. Therefore, it is difficult to use this as a transparent conductive film.

이와 같이, 종래의 기술에서는, 분산제를 다량으로 사용해도, 저농도의 단층 카본 나노 튜브 분산액 밖에 얻을 수 없다. 이 때문에, 바 코트 등의 실용적인 도공 방법을 채용할 수 없었다.As described above, in the conventional technique, even when a large amount of the dispersant is used, only a low concentration of single-walled carbon nanotube dispersion can be obtained. For this reason, practical coating methods, such as a bar coat, could not be employ | adopted.

테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드 등의 유기 용매를 사용한 단층 카본 나노 튜브 분산액이 제안되고 있다. 그러나, 테트라하이드로푸란은 독성이 높다. 또, 디메틸포름아미드는 비점이 지나치게 높다. 따라서, 이들 용매의 사용은 바람직하지 않다. 즉, 실용화가 곤란하다.Single-layer carbon nanotube dispersions using organic solvents such as tetrahydrofuran and dimethylformamide have been proposed. However, tetrahydrofuran is highly toxic. Moreover, dimethylformamide has a boiling point too high. Therefore, the use of these solvents is not preferred. That is, practical use is difficult.

이러한 점에서, 물, 알코올 (예를 들어, 메탄올, 2-프로판올 등의 알코올) 등의 용매로 분산시킨 단층 카본 나노 튜브 분산액이 요망된다.In this respect, a single-walled carbon nanotube dispersion dispersed in a solvent such as water or an alcohol (eg, alcohol such as methanol or 2-propanol) is desired.

그러나, 지금까지 용매로서 물 (물만) 을 사용한 경우, 젖음성이 나쁘고, 분산성이 나빴다.However, when water (water only) was used as a solvent until now, wettability was bad and dispersibility was bad.

그런데, 카본 나노 튜브에는 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 존재하는 것이 지적되고 있다. 여기서, 금속성 카본 나노 튜브란, 축 방향으로 밴드 갭이 없는 단층 카본 나노 튜브를 말한다. 구체적으로는, 단층 카본 나노 튜브의 카이럴 벡터 (Ch) 를 다음 식 [Ch = (n, m) 단, n, m 은 모두 정수이다] 로 나타낸 경우, n - m 이 3 의 배수인 것을 들 수 있다. 반도체성 카본 나노 튜브란, 축 방향으로 밴드 갭이 있는 단층 카본 나노 튜브를 말한다. 구체적으로는, 단층 카본 나노 튜브의 카이럴 벡터 (Ch) 를 다음 식 [Ch = (n, m) 단, n, m 은 모두 정수이다] 로 나타낸 경우, n - m 이 3 의 배수가 아닌 것을 들 수 있다. 그리고, 반도체성 카본 나노 튜브는, 금속성 카본 나노 튜브에 비해, 도전성이 떨어진다고 상상된다. 따라서, 카본 나노 튜브를 투명 도전막에 사용하는 경우, 금속성 카본 나노 튜브를 우선적으로 사용하는 편이 바람직할 것이다. 즉, 카본 나노 튜브를 도전막의 구성 요소로서 사용하는 경우, 반도체성 카본 나노 튜브와 금속성 카본 나노 튜브가 함께 함유되는 경우에도, 금속성 카본 나노 튜브의 비율을 상대적으로 높게 해 두는 것이 바람직할 것이다.However, it is pointed out that metallic carbon nanotubes and semiconducting carbon nanotubes exist in the carbon nanotubes. Here, metallic carbon nanotubes mean single layer carbon nanotubes which do not have a band gap in the axial direction. Specifically, when the chiral vector (Ch) of a single-walled carbon nanotube is represented by the following formula [Ch = (n, m), where n and m are all integers], n-m is a multiple of 3. Can be. The semiconducting carbon nanotubes refer to single-walled carbon nanotubes with a band gap in the axial direction. Specifically, when the chiral vector (Ch) of a single-walled carbon nanotube is represented by the following formula [Ch = (n, m), where n and m are all integers], n-m is not a multiple of 3. Can be mentioned. And it is imagined that semiconducting carbon nanotubes are inferior in conductivity compared with metallic carbon nanotubes. Therefore, when carbon nanotubes are used for the transparent conductive film, it is preferable to preferentially use metallic carbon nanotubes. That is, when carbon nanotubes are used as components of the conductive film, it is preferable to make the ratio of the metallic carbon nanotubes relatively high even when the semiconductor carbon nanotubes and the metallic carbon nanotubes are contained together.

그러나, 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 혼재하는 카본 나노 튜브로부터 금속성 카본 나노 튜브를 우선적으로 취출하는 방법 (분리 방법) 은, 그다지 제안되어 있지 않다. 예를 들어, 옥틸아민의 흡착력의 차이를 이용하는 방법이 제안 (특허문헌 1) 되고 있다. 또, 전기 영동법을 이용하는 방법이 제안 (특허문헌 2) 되고 있다. 그러나, 이들 방법은, 얻어지는 분산액의 카본 나노 튜브 함유량이 낮은 문제점이 있다. 또, 짧은 카본 나노 튜브에만 적용할 수 있다는 문제점이 있다.However, the method (separation method) of taking out metallic carbon nanotube preferentially from the carbon nanotube which a metallic carbon nanotube and a semiconducting carbon nanotube mixed is not proposed much. For example, the method of using the difference of the adsorption force of octylamine is proposed (patent document 1). Moreover, the method using the electrophoresis method is proposed (patent document 2). However, these methods have a problem that the carbon nanotube content of the resulting dispersion is low. In addition, there is a problem that it can be applied only to short carbon nanotubes.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기의 문제점을 해결하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to solve the above problems.

특히, 고농도의 분산물을 얻을 수 있는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법을 제공하는 것이다.In particular, it is to provide a method for producing metallic carbon nanotubes capable of obtaining a high concentration of dispersion.

또, 금속성 카본 나노 튜브를 사용한 높은 도전성·투명성을 갖는 투명 도전막을 간단한 도포 기술로 제작할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.Moreover, it is providing the technique which can manufacture the transparent conductive film which has high electroconductivity and transparency using a metallic carbon nanotube by simple application | coating technique.

상기의 과제를 해결하기 위한 검토를 예의 추진해 갔다. 그 결과, 본 발명자는, 풀러린 (그 중에서도, OH 기를 갖는 풀러린) 을 사용하면, 용매로서 물을 사용한 경우에도, 카본 나노 튜브의 분산성이 향상되는 것을 알아냈다. 특히, 풀러린 (중에서도, OH 기를 갖는 풀러린) 은, 반도체성 카본 나노 튜브에 대해 작용하는 것보다, 금속성 카본 나노 튜브에 대해 우선적으로 작용하는 것이 구명되기에 이르렀다. 즉, 반도체성 카본 나노 튜브와 금속성 카본 나노 튜브가 혼재하는 조건하에 있어서, 풀러린 (그 중에서도, OH 기를 갖는 풀러린) 을 첨가한 경우, 풀러린은 우선적으로 금속성 카본 나노 튜브에 결합하였다. 이 결과, 금속성 카본 나노 튜브가 용액 중에서 우선적으로 분산되는 것을 알 수 있었다. 그리고, 반도체성 카본 나노 튜브는 용액 중에 있어서 분산되지 않은 점에서, 고액 분리 수단 (예를 들어, 원심 분리 등의 수단) 에 의해, 반도체성 카본 나노 튜브를 제거할 수 있는 것을 알았다.We pushed forward examination to solve the problem mentioned above. As a result, the inventors found that when fullerene (in particular, fullerene having an OH group) is used, even when water is used as the solvent, the dispersibility of the carbon nanotubes is improved. In particular, it has been found that fullerene (in particular, fullerene having an OH group) preferentially acts on metallic carbon nanotubes rather than acting on semiconducting carbon nanotubes. That is, under the conditions in which the semiconducting carbon nanotubes and the metallic carbon nanotubes are mixed, when fullerene (particularly, fullerene having an OH group) is added, the fullerene is preferentially bonded to the metallic carbon nanotubes. As a result, it was found that the metallic carbon nanotubes were preferentially dispersed in the solution. Since the semiconducting carbon nanotubes were not dispersed in the solution, it was found that the semiconducting carbon nanotubes could be removed by solid-liquid separation means (for example, centrifugal separation or the like).

또한, 반도체성 카본 나노 튜브와 금속성 카본 나노 튜브가 번들 상태로 존재하는 경우, 풀러린을 첨가한 것만으로는, 이 번들 상태를 해서 (解舒) 하기 어렵다. 따라서, 반도체성 카본 나노 튜브와 금속성 카본 나노 튜브의 번들 상태를 해서해 두는 것이 바람직하다. 이 해서는, 예를 들어 초음파 조사에 의해 실현할 수 있는 것도 알았다.In addition, when a semiconducting carbon nanotube and a metallic carbon nanotube exist in a bundle state, it is difficult to carry out this bundle state only by adding a fullerene. Therefore, it is desirable to bundle the semiconducting carbon nanotubes with the metallic carbon nanotubes. In this case, it was also found that it can be realized by, for example, ultrasonic irradiation.

또, 금속성 카본 나노 튜브를 보다 많이 함유하는 카본 나노 튜브의 풀러린 분산액을 사용한다면, 높은 도전성·투명성을 갖는 투명 도전막을 간단한 도포 수단으로 구성할 수 있는 것도 알았다.Moreover, when using the fullerene dispersion liquid of the carbon nanotube containing more metallic carbon nanotube, it turned out that the transparent conductive film which has high electroconductivity and transparency can be comprised by a simple application | coating means.

이러한 지견을 기초로 하여 본 발명이 달성된 것이다.Based on these findings, the present invention has been achieved.

즉, 상기의 과제는, That is, the above problem,

금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 혼재하는 카본 나노 튜브와 풀러린을 혼합하는 풀러린 혼합 공정과,A fullerene mixing step of mixing carbon nanotubes and fullerenes in which metallic carbon nanotubes and semiconducting carbon nanotubes are mixed;

상기 혼합된 풀러린에 의해 용액 중에서 분산된 카본 나노 튜브를 취출하는 취출 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법에 의해 해결된다.It is solved by the manufacturing method of the metallic carbon nanotube characterized by including the extraction process which takes out the carbon nanotube dispersed in the solution by the said mixed fullerene.

예를 들어, 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 혼재하는 카본 나노 튜브 함유 용액에 풀러린을 첨가하는 풀러린 첨가 공정과,For example, the fullerene addition process of adding fullerene to the carbon nanotube containing solution in which a metallic carbon nanotube and a semiconducting carbon nanotube are mixed,

상기 첨가된 풀러린에 의해 분산된 카본 나노 튜브를 취출하는 취출 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법에 의해 해결된다.It is solved by the manufacturing method of the metallic carbon nanotube characterized by including the extraction process which takes out the carbon nanotube dispersed by the added fullerene.

또, 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 번들 상태로 존재하는 카본 나노 튜브의 번들 상태를 해서하는 해서 공정과,In addition, the carbon nanotubes in which the metallic carbon nanotubes and the semiconducting carbon nanotubes are bundled may be bundled to form a bundle,

금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 혼재하는 카본 나노 튜브와 풀러린을 혼합하는 풀러린 혼합 공정과,A fullerene mixing step of mixing carbon nanotubes and fullerenes in which metallic carbon nanotubes and semiconducting carbon nanotubes are mixed;

상기 혼합된 풀러린에 의해 용액 중에서 분산된 카본 나노 튜브를 취출하는 취출 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법에 의해 해결된다.It is solved by the manufacturing method of the metallic carbon nanotube characterized by including the extraction process which takes out the carbon nanotube dispersed in the solution by the said mixed fullerene.

예를 들어, 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 번들 상태로 존재하는 카본 나노 튜브의 번들 상태를 해서하는 해서 공정과,For example, by performing a bundle state of the carbon nanotubes in which the metallic carbon nanotubes and the semiconducting carbon nanotubes are bundled,

상기 해서 공정 전, 혹은 상기 해서 공정 중, 또는 상기 해서 공정 후에, 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 혼재하는 카본 나노 튜브와 풀러린을 혼합하는 풀러린 혼합 공정과,A fullerene mixing step of mixing the carbon nanotubes and fullerene in which the metallic carbon nanotubes and the semiconducting carbon nanotubes are mixed before or after the above-described step or during the above-described step;

상기 혼합된 풀러린에 의해 분산된 카본 나노 튜브를 취출하는 취출 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법에 의해 해결된다.It is solved by the manufacturing method of the metallic carbon nanotube characterized by including the extraction process which takes out the carbon nanotube dispersed by the said mixed fullerene.

또, 상기 발명으로서, 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 번들 상태로 존재하는 카본 나노 튜브는, 단층 카본 나노 튜브인 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법에 의해 해결된다.Moreover, as said invention, the carbon nanotube in which a metallic carbon nanotube and a semiconducting carbon nanotube exist in bundle form is solved by the manufacturing method of metallic carbon nanotube characterized by the above-mentioned.

또, 상기 발명으로서, 상기 해서 공정은, 상기 번들 상태로 존재하는 카본 나노 튜브에 초음파를 조사하는 초음파 조사 공정인 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법에 의해 해결된다.Moreover, as said invention, the said process is solved by the manufacturing method of the metallic carbon nanotube characterized by the ultrasonic irradiation process which irradiates an ultrasonic wave to the carbon nanotube which exists in the said bundle state.

또, 상기 발명으로서, 상기 초음파 조사 공정은, 초음파 출력이 300 ∼ 800 W, 초음파 조사 시간이 10 분 이상인 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법에 의해 해결된다.Moreover, as said invention, the said ultrasonic irradiation process is solved by the manufacturing method of the metallic carbon nanotube characterized by the ultrasonic output 300-800 W and ultrasonic irradiation time 10 minutes or more.

또, 상기 발명으로서, 상기 풀러린이 OH 기를 갖는 풀러린인 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법에 의해 해결된다.Moreover, as said invention, the said fullerene is solved by the manufacturing method of the metallic carbon nanotube characterized by the fullerene which has an OH group.

또, 상기 발명으로서, 상기 카본 나노 튜브를 함유하는 용액의 용매는, 물, 알코올, 및 물과 알코올의 혼합 용액의 군 중에서 선택되는 어느 것인 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법에 의해 해결된다.Moreover, as said invention, the solvent of the solution containing the said carbon nanotube is any selected from the group of water, alcohol, and the mixed solution of water and alcohol, By the manufacturing method of the metallic carbon nanotube characterized by the above-mentioned. Resolved.

또, 상기의 과제는,In addition, the above problem,

금속성 카본 나노 튜브가 50 % 이상인 카본 나노 튜브와,Carbon nanotubes having at least 50% metallic carbon nanotubes,

OH 기를 갖는 풀러린과,Fullerene having an OH group,

용매를 함유하는 것을 특징으로 하는 카본 나노 튜브 분산액에 의해 해결된다.It is solved by a carbon nanotube dispersion liquid containing a solvent.

특히, 금속성 카본 나노 튜브가 50 % 이상인 카본 나노 튜브와,In particular, a carbon nanotube having a metallic carbon nanotube of 50% or more,

OH 기를 갖는 풀러린과,Fullerene having an OH group,

용매를 함유하여 이루어지고,Containing solvents,

상기 용매가, 물, 알코올, 및 물과 알코올의 혼합 용액의 군 중에서 선택되는 어느 것인 것을 특징으로 하는 카본 나노 튜브 분산액에 의해 해결된다.The solvent is solved by a carbon nanotube dispersion, wherein the solvent is any one selected from the group of water, alcohol, and a mixed solution of water and alcohol.

또, 상기의 과제는, In addition, the above problem,

금속성 카본 나노 튜브가 50 % 이상인 카본 나노 튜브와,Carbon nanotubes having at least 50% metallic carbon nanotubes,

OH 기를 갖는 풀러린을 함유하는 것을 특징으로 하는 카본 나노 튜브 함유막 에 의해 해결된다.It is solved by a carbon nanotube-containing film characterized by containing a fullerene having an OH group.

또, 상기의 과제는, In addition, the above problem,

금속성 카본 나노 튜브가 50 % 이상인 카본 나노 튜브와,Carbon nanotubes having at least 50% metallic carbon nanotubes,

OH 기를 갖는 풀러린을 함유하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막에 의해 해결된다.It is solved by the transparent conductive film characterized by containing the fullerene which has OH group.

본 발명은, 카본 나노 튜브라도, 주로 소위 금속성 카본 나노 튜브를 사용하도록 하였다. 즉, 반도체성 카본 나노 튜브의 함유량을 줄였기 때문에, 얻어지는 투명 도전막의 도전성이 향상되었다.In the present invention, even a carbon nanotube, a so-called metallic carbon nanotube is mainly used. That is, since content of semiconducting carbon nanotubes was reduced, the electroconductivity of the obtained transparent conductive film improved.

금속성 카본 나노 튜브의 선택적 분리는 풀러린의 채용에 따라 다르다. 게다가, 풀러린의 사용은 금속성 카본 나노 튜브의 분산성 향상의 역할도 발휘한다. 따라서, 매우 바람직하다.Selective separation of metallic carbon nanotubes depends on the adoption of fullerenes. In addition, the use of fullerene also plays a role in improving the dispersibility of metallic carbon nanotubes. Therefore, it is very preferable.

풀러린을 함유하는 금속성 카본 나노 튜브 분산액은, 카본 나노 튜브의 분산성이 매우 양호하다. 특히, 카본 나노 튜브의 농도가 높아도 분산성이 양호하다. 나아가서는, 용매로서 물 (혹은 알코올류) 이 사용되어도, 카본 나노 튜브의 분산성이 양호하다. 특히, 풀러린 (분산제) 양이 적어도, 카본 나노 튜브의 분산성이 매우 양호하다.The metallic carbon nanotube dispersion liquid containing fullerene has very good dispersibility of the carbon nanotubes. In particular, even if the concentration of carbon nanotubes is high, dispersibility is good. Furthermore, even if water (or alcohols) is used as the solvent, the dispersibility of the carbon nanotubes is good. In particular, the amount of fullerene (dispersant) is at least very good in dispersibility of the carbon nanotubes.

그 결과, 높은 도전성·투명성을 갖는 투명 도전막을 간단한 도포 수단으로 구성할 수 있다.As a result, the transparent conductive film which has high electroconductivity and transparency can be comprised by simple application | coating means.

그리고, 예를 들어 투명 전극, 터치 패널 부재, 전자파 실드재로서 유리하게 이용할 수 있다.And it can use advantageously as a transparent electrode, a touch panel member, and an electromagnetic shielding material, for example.

본 발명은 금속성 카본 나노 튜브의 제조 (취출 : 분리) 방법이다. 본 발명은 풀러린 첨가 (혼합) 공정을 갖는다. 예를 들어, 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 혼재하는 카본 나노 튜브 함유 용액에 풀러린을 첨가 (혼합) 하는 풀러린 첨가 (혼합) 공정을 갖는다. 또, 첨가 (혼합) 된 풀러린에 의해 분산된 금속성 카본 나노 튜브를 취출하는 취출 공정을 갖는다.The present invention is a method of producing (drawing out: separating) metallic carbon nanotubes. The present invention has a fullerene addition (mixing) process. For example, it has a fullerene addition (mixing) process of adding (mixing) fullerene to the carbon nanotube-containing solution in which the metallic carbon nanotubes and the semiconducting carbon nanotubes are mixed. Moreover, it has the extraction process which takes out the metallic carbon nanotube dispersed by the added (mixed) fullerene.

일반적으로, 카본 나노 튜브 (예를 들어, 단층 카본 나노 튜브) 는, 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 번들 상태로 존재한다. 이와 같은 번들 상태로 존재하는 카본 나노 튜브 함유 용액에 풀러린을 첨가해도, 그것만으로는 금속성 카본 나노 튜브만을 분취할 수 없다. 따라서, 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 번들 상태로 존재하는 경우, 상기 번들 상태를 해서하는 해서 공정이 필요해진다.In general, carbon nanotubes (for example, single-walled carbon nanotubes) exist in a bundle of metallic carbon nanotubes and semiconducting carbon nanotubes. Even if fullerene is added to the carbon nanotube-containing solution which exists in such a bundle state, only metallic carbon nanotube cannot be fractionated only by it. Therefore, when the metallic carbon nanotubes and the semiconducting carbon nanotubes are present in a bundled state, a process is required by performing the bundled state.

상기 해서 공정은, 예를 들어 초음파를 조사하는 초음파 조사 공정이다. 분산을 위해, 초음파 조사는 일반적으로 사용된다. 그러나, 번들 상태를 해서하기 위한 초음파 조사는, 분산을 위한 초음파 조사보다 그 정도가 강한 것이 필요하다. 예를 들어, 번들 상태를 해서하기 위한 초음파 조사는, 바람직하게는, 출력이 10 ∼ 1000 W 인 초음파 조사이다. 보다 바람직하게는, 출력이 100 W 이상인 초음파 조사이다. 보다 바람직하게는, 출력이 300 ∼ 800 W 인 초음파 조사이다. 초음파 조사 시간은, 바람직하게는, 10 ∼ 1000 분이다. 보다 바람직하게는, 20 ∼ 60 분이다. 또한, 작은 출력인 경우에는, 조사 시간은 상대적으로 길어진다. 반대로, 큰 출력인 경우에는, 조사 시간은 짧아도 된다.The said process is an ultrasonic irradiation process which irradiates an ultrasonic wave, for example. For dispersion, ultrasonic irradiation is commonly used. However, the ultrasonic irradiation for carrying out the bundled state needs to be stronger than the ultrasonic irradiation for dispersion. For example, the ultrasonic irradiation for carrying out a bundle state is preferably ultrasonic irradiation with an output of 10-1000W. More preferably, it is ultrasonic irradiation whose output is 100 W or more. More preferably, it is the ultrasonic irradiation whose output is 300-800W. The ultrasonic irradiation time is preferably 10 to 1000 minutes. More preferably, it is 20 to 60 minutes. In addition, in the case of a small output, irradiation time becomes relatively long. On the contrary, in the case of a large output, irradiation time may be short.

초음파 조사에는, 배스 타입의 초음파 조사기를 사용할 수 있다. 또, 콘 타입의 초음파 조사기를 사용할 수도 있다. 다른 초음파 장치를 사용해도 된다. 보다 강력한 출력을 얻을 수 있다는 관점에서는, 콘 타입의 초음파 조사기를 사용하는 것이 바람직하다.A bath type ultrasonic irradiator can be used for ultrasonic irradiation. Moreover, the cone type ultrasonic irradiation machine can also be used. Other ultrasonic devices may be used. It is preferable to use a cone-type ultrasonic irradiator from the viewpoint of obtaining a more powerful output.

상기와 같은 해서 공정을 거쳐 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 독립적으로 (이간 가능하게) 존재하면, 첨가된 풀러린이 금속성 카본 나노 튜브에 대해 우선적으로 작용 (결합) 한다. 이 결과, 금속성 카본 나노 튜브가 우선적으로 분산된다. 반대로, 풀러린이 작용 (결합) 하지 않은 반도체성 카본 나노 튜브는 분산성이 낮다. 그리고, 반도체성 카본 나노 튜브는 분산성이 낮기 때문에, 고액 분리의 수법을 사용하면, 간단하게 금속성 카본 나노 튜브를 분리·추출할 수 있다. 풀러린 첨가 (혼합) 후에 있어서, 분산성을 높이기 위한 초음파 조사를 실시하는 것은 바람직하다. 상기 풀러린의 첨가 (혼합) 는, 예를 들어 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브의 번들 상태가 해서된 해서 공정 이후이다. 그러나, 풀러린이 영향을 받는 해서 조작이라면 다르지만, 초음파 조사에 의해 풀러린이 화학적 변성을 받는 경우는 없기 때문에, 해서 조작시에 미리 풀러린이 첨가 (혼합) 되어 있어도 된다.If the metallic carbon nanotubes and the semiconducting carbon nanotubes are present independently (possibly apart) through the above process, the added fullerene preferentially acts (bonds) to the metallic carbon nanotubes. As a result, the metallic carbon nanotubes are preferentially dispersed. In contrast, semiconducting carbon nanotubes without fullerene action (bonding) have low dispersibility. Since the semiconducting carbon nanotubes have low dispersibility, the metallic carbon nanotubes can be easily separated and extracted by the solid-liquid separation method. After fullerene addition (mixing), it is preferable to perform ultrasonic irradiation for enhancing dispersibility. Addition (mixing) of said fullerene is after a process, for example, as it came to the bundle state of a metallic carbon nanotube and a semiconducting carbon nanotube. However, if the fullerene is affected by the operation, the operation is different. However, since the fullerine is not chemically modified by ultrasonic irradiation, the fullerene may be added (mixed) in advance during the operation.

풀러린에 의해 분산된 금속성 카본 나노 튜브를 취출하는 취출 공정은, 예를 들어 원심 분리 혹은 여과 등의 공정이다. 예를 들어, 풀러린 첨가 (혼합) 후에, 용액을 원심 분리하고, 상청액을 회수하는 공정의 채용은 바람직하다. 이로써, 미분산 카본 나노 튜브가 제거되고, 보다 투명성이 높은 도전막이 얻어진다. 또한, 원심 분리가 지나치게 강하면, 분산된 금속성 카본 나노 튜브도 제거되어 버린다. 반대로, 지나치게 약하면, 분산되지 않은 반도체성 카본 나노 튜브를 제거할 수 없다. 따라서, 10000 G ∼ 100000 G (나아가서는, 30000 G 이상. 50000 G 이하) 의 조건에서 실시되는 것이 바람직하다. 처리 시간은 1 ∼ 48 시간 정도가 바람직하다. 특히, 5 ∼ 24 시간 정도가 보다 바람직하다. 이 공정을 거침으로써, 보다 균일하게 분산된 금속성 카본 나노 튜브 분산액을 얻을 수 있다. 상기 원심 분리 공정을 대신하여, 혹은 원심 분리 공정의 전 (및/또는 후) 에 예를 들어 여과 공정이 채용되어도 된다. 즉, 여과에 의한 취출 (분리 : 제거) 방법을 사용할 수도 있다. 여과에는 각종 여과법이 사용된다. 예를 들어, 흡인 여과법, 가압 여과법, 또는 크로스 플로우 여과법을 사용할 수 있다.The extraction step of taking out the metallic carbon nanotubes dispersed by fullerene is, for example, a step such as centrifugation or filtration. For example, it is preferable to employ a step of centrifuging the solution and recovering the supernatant after fullerene addition (mixing). As a result, the undispersed carbon nanotubes are removed, thereby obtaining a conductive film having higher transparency. If the centrifugal separation is too strong, the dispersed metallic carbon nanotubes are also removed. On the contrary, if too weak, undispersed semiconducting carbon nanotubes cannot be removed. Therefore, it is preferable to carry out on conditions of 10000G-100000G (it is 30000G or more and 50000G or less). The treatment time is preferably about 1 to 48 hours. In particular, about 5 to 24 hours are more preferable. By going through this step, a more uniformly dispersed metallic carbon nanotube dispersion liquid can be obtained. In place of the centrifugal separation step, or before (and / or after) the centrifugal step, for example, a filtration step may be employed. That is, a method of taking out (separation: removal) by filtration can also be used. Various filtration methods are used for filtration. For example, suction filtration, pressure filtration, or cross flow filtration can be used.

본 발명은 카본 나노 튜브 분산액이다. 이 카본 나노 튜브 분산액은, 카본 나노 튜브 (주로, 금속성 카본 나노 튜브) 와, 풀러린과 용매를 함유한다. 특히, 금속성 카본 나노 튜브의 비율이 50 % 이상인 카본 나노 튜브와 OH 기를 갖는 풀러린과 용매를 함유한다. 또한, 반도체성 카본 나노 튜브의 비율은 50 % 이하이다. 바람직하게는, 반도체성 카본 나노 튜브는 실질상 함유되지 않는다. 물론, 반도체성 카본 나노 튜브가 함유되지 않는 (검출 오차의 범위 내에서 실질상 0) 경우는 더욱 바람직하다. 즉, 상기 본 발명의 금속성 카본 나노 튜브의 제조 (취출 : 분리) 방법을 거쳐 얻어진 카본 나노 튜브가 사용되는 점에서, 반도체성 카본 나노 튜브는 가능한 한 제거되어 있다. 예를 들어, 반도체성 카본 나노 튜브를 실질상 함유하지 않는다. 이와 같은 금속성 카본 나노 튜브 분산액에 있어서, 카본 나노 튜브 (금속성 카본 나노 튜브) 와 풀러린의 비율은, 카본 나노 튜브 (금속성 카본 나노 튜브) 100 질량부에 대해, 풀러린이 특히 10 ∼ 1000 질량부이다. 그리고, 풀러린 농도는, 특히 1 ∼ 100000 ppm (바람직하게는, 10 ppm 이상, 나아가서는 100 ppm 이상. 10000 ppm 이하, 나아가서는 5000 ppm 이하) 이다. 풀러린은 극성기를 갖는 풀러린이 바람직하다. 그 중에서도, OH 기를 갖는 풀러린이 바람직하다. 또한, 풀러린이 분산 작용을 발휘하는 점에서, 기본적으로는, 다른 분산제를 사용할 필요는 없지만, 사용해서는 안 된다는 것은 아니다. 그 외에도, 필요에 따라, 카본 나노 튜브의 온도에 따른 도전성 저하를 억제하는 제가 첨가되어도 된다. 예를 들어, 술폰산기를 갖는 고분자가 첨가되어도 된다.The present invention is a carbon nanotube dispersion. This carbon nanotube dispersion liquid contains a carbon nanotube (mainly metallic carbon nanotube), fullerene, and a solvent. In particular, a carbon nanotube having a proportion of the metallic carbon nanotubes of 50% or more, fullerene having a OH group, and a solvent are contained. In addition, the ratio of semiconducting carbon nanotube is 50% or less. Preferably, the semiconducting carbon nanotubes are substantially free of content. Of course, the case where the semiconducting carbon nanotubes are not contained (substantially zero within the range of detection error) is more preferable. That is, the semiconducting carbon nanotubes are removed as much as possible, in that the carbon nanotubes obtained through the production (takeout: separation) method of the metallic carbon nanotubes of the present invention are used. For example, it does not substantially contain semiconducting carbon nanotubes. In such a metallic carbon nanotube dispersion, the ratio of the carbon nanotubes (metallic carbon nanotubes) and fullerene is 10 to 1000 parts by mass of fullerenes in particular with respect to 100 parts by mass of carbon nanotubes (metallic carbon nanotubes). The fullerene concentration is in particular 1 to 100000 ppm (preferably 10 ppm or more, more preferably 100 ppm or more. 10000 ppm or less, and even 5000 ppm or less). Fullerene is preferably fullerene having a polar group. Especially, fullerene which has an OH group is preferable. In addition, since fullerene exhibits a dispersing action, it is not necessary to basically use another dispersant, but it is not to be used. In addition, you may add the agent which suppresses electroconductivity fall with the temperature of a carbon nanotube as needed. For example, a polymer having a sulfonic acid group may be added.

본 발명에서 사용한 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 번들 상태로 존재하는 카본 나노 튜브는, 예를 들어 단층 카본 나노 튜브이다. 바람직하게는, 아크 방전법에 의해 얻어진 단층 카본 나노 튜브이다. 그리고, 보다 바람직하게는, 습식 산화 처리된 단층 카본 나노 튜브이다. 습식 산화 처리의 내용은, 예를 들어 50 % 이상의 질산, 또는 질산과 황산의 혼합산에 의해 24 시간 이상의 환류이다.The carbon nanotubes in which the metallic carbon nanotubes and the semiconducting carbon nanotubes used in the present invention are bundled are, for example, single-walled carbon nanotubes. Preferably, it is a single-walled carbon nanotube obtained by the arc discharge method. And, More preferably, it is the wet-oxidation single layer carbon nanotube. The content of the wet oxidation treatment is reflux for 24 hours or longer with, for example, 50% or more nitric acid or a mixed acid of nitric acid and sulfuric acid.

바람직한 단층 카본 나노 튜브는, 다음의 조건을 만족하는 것이다. 파장 532 ㎚ 의 레이저 조사로 검출되는 라만 강도 분포 특성에 있어서, 라만 시프트가 1340 ± 40 카이저인 범위에 라만 산란광의 강도에 제 1 흡수를 갖는다. 또한, 라만 시프트가 1590 ± 20 카이저인 범위에 라만 산란광의 강도에 제 2 흡수를 갖는다. 또, 0 < (상기 제 1 흡수의 강도)/(상기 제 2 흡수의 강도)

Figure 112011030250130-pct00001
0.03 의 조건을 만족한다.Preferred single-walled carbon nanotubes satisfy the following conditions. In the Raman intensity distribution characteristic detected by laser irradiation of wavelength 532 nm, it has a 1st absorption in the intensity | strength of a Raman scattered light in the range whose Raman shift is 1340-40 Kaiser. In addition, it has a second absorption in the intensity of the Raman scattered light in a range in which the Raman shift is 1590 ± 20 Kaiser. 0 <(strength of the first absorption) / (strength of the second absorption)
Figure 112011030250130-pct00001
The condition of 0.03 is satisfied.

단층 카본 나노 튜브는, 용액 중에서, 번들 상태로 존재한다. 그리고, 1.5 ㎛ 를 초과한 길이의 번들 수가 1.5 ㎛ 이하 길이의 번들 수보다 많은 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 혹은, 번들 상태로 존재하고, 상기 번들의 길이가 단일 길이의 것이 아닌 소정의 분포를 갖는 것이며, 상기 소정의 분포는 번들의 길이 0.5 ㎛ 마다의 도수 분포에 있어서의 최빈값이 1.5 ㎛ 를 초과한 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 상기 조건을 모두 만족하는 것이 바람직하다.Single-layer carbon nanotubes exist in a bundle state in a solution. And it is preferable that the number of bundles of length exceeding 1.5 micrometers satisfy | fills more conditions than the number of bundles of 1.5 micrometers or less in length. Alternatively, the bundle is present in a bundle state, and the bundle length is not a single length, but has a predetermined distribution, and the predetermined distribution is a condition in which the mode in the frequency distribution for every 0.5 μm of the bundle exceeds 1.5 μm. It is desirable to satisfy. Especially, it is preferable to satisfy all the said conditions.

본 발명의 카본 나노 튜브 분산액은, 용매로서 각종의 것이 사용된다. 단, 사용되는 용매로서는, 물, 알코올 (특히, 탄소수가 7 이하인 지방족 알코올), 혹은 이것 등의 혼합액이 바람직하다. 특히, 물을 적어도 함유하는 용매가 바람직하다. 그리고, 용매는 pH 가 7 을 초과한 것 (즉, 알칼리성을 나타내는 것) 인 것이 바람직하다. 카본 나노 튜브 분산액은, 희석하지 않고 흡광도를 측정한 경우, 400 ㎚ ∼ 800 ㎚ 의 범위에, 단층 카본 나노 튜브 유래의 흡광도의 극대값을 갖고, 그 극대값은 0.1 이상 5 이하인 것이 바람직하다.Various things are used for the carbon nanotube dispersion liquid of this invention as a solvent. However, as a solvent used, water, alcohol (especially aliphatic alcohol with 7 or less carbon atoms), or mixed liquids such as this are preferable. In particular, the solvent which contains water at least is preferable. And it is preferable that a solvent is a thing whose pH exceeded 7 (that is, showing alkalinity). When the absorbance is measured without dilution, the carbon nanotube dispersion liquid has a local maximum of absorbance derived from single-walled carbon nanotubes in the range of 400 nm to 800 nm, and the maximum is preferably 0.1 or more and 5 or less.

상기 금속성 카본 나노 튜브 분산액을 기재 (基材) (특히, 투명 기재) 상에 도포 (예를 들어, 10 ㎚ ∼ 1000 ㎚ 두께 도포) 하여 얻어지는 막은, 기본적으로, 금속성 카본 나노 튜브와 풀러린을 함유한다. 단, 상기 금속성 카본 나노 튜브의 취출 (분리) 방법을 거쳐 얻어진 카본 나노 튜브가 사용되는 점에서, 반도체성 카본 나노 튜브는 가능한 한 제거되어 있다. 예를 들어, 반도체성 카본 나노 튜브를 실질상 함유하지 않는다. 그리고, 그 분산액은, 예를 들어 투명 도전막용의 것이다. 따라서, 얻어진 도막은, 예를 들어 투명 도전막이다.The film | membrane obtained by apply | coating (for example, 10 nm-1000 nm thick application | coating) the said metallic carbon nanotube dispersion liquid on a base material (especially a transparent base material) contains a metallic carbon nanotube and fullerene basically. . However, since the carbon nanotube obtained by the extraction (separation) method of the said metallic carbon nanotube is used, the semiconducting carbon nanotube is removed as much as possible. For example, it does not substantially contain semiconducting carbon nanotubes. The dispersion is, for example, for a transparent conductive film. Therefore, the obtained coating film is a transparent conductive film, for example.

이하, 더욱 상세하게 설명한다.It will be described in more detail below.

본 발명에서 사용되는 풀러린은 어떠한 풀러린이어도 된다. 예를 들어, C60, C70, C76, C78, C82, C84, C90, C96 등을 들 수 있다. 물론, 이것 등의 복수 종의 풀러린의 혼합물이어도 된다. 또한, 분산 성능으로부터, C60 이 특히 바람직하다. 더욱이, C60 은 입수하기 쉽다. 또한, C60 뿐만 아니라, C60 과 다른 종류의 풀러린 (예를 들어, C70) 과의 혼합물이어도 된다. 풀러린은, 그 내부에 적절하게 금속 원자가 내포된 것이어도 된다. 풀러린은, 관능기 (극성기 : 예를 들어, 수산기 (OH 기), 카르복실기, 에폭시기, 에스테르기, 아미드기, 술포닐기, 에테르기 등) 를 갖는 것이 바람직하다. 또, 페닐-C61-프로필 산알킬에스테르, 페닐-C61-부틸산알킬에스테르를 갖는 풀러린이어도 된다. 또, 수소화 풀러린이어도 된다. 단, 상기 서술한 대로, OH 기 (수산기) 를 갖는 풀러린이 특히 바람직하다. 그것은, 금속성 카본 나노 튜브에 대한 분산 능력이 높기 때문이다. 또한, OH 기의 수가 적으면, 카본 나노 튜브의 분산성 향상도가 크지 않다. OH 기의 수가 많으면, 풀러린의 합성은 곤란하다. 따라서, OH 기의 수는 5 ∼ 30 개 (풀러린 1 분자당) 가 바람직하다. 특히, 8 ∼ 15 개가 바람직하다.The fullerene used in the present invention may be any fullerene. For example, C60, C70, C76, C78, C82, C84, C90, C96 etc. are mentioned. Of course, the mixture of multiple types of fullerenes, such as this, may be sufficient. In addition, C60 is particularly preferable from the dispersion performance. Moreover, C60 is easy to obtain. Moreover, not only C60 but also a mixture of C60 and other fullerenes (for example, C70) may be sufficient. Fullerene may be a metal atom appropriately contained therein. It is preferable that fullerene has a functional group (polar group: For example, hydroxyl group (OH group), carboxyl group, epoxy group, ester group, amide group, sulfonyl group, ether group, etc.). Moreover, fullerene which has a phenyl-C61-propyl acid alkyl ester and a phenyl-C61-butyl acid alkyl ester may be sufficient. Moreover, hydrogenated fullerene may be sufficient. However, as mentioned above, fullerene which has an OH group (hydroxyl group) is especially preferable. This is because the dispersing ability to the metallic carbon nanotubes is high. In addition, when the number of OH groups is small, the degree of dispersibility improvement of the carbon nanotubes is not large. If the number of OH groups is large, the synthesis of fullerene is difficult. Therefore, the number of OH groups is preferably 5 to 30 (per molecule of fullerene). In particular, 8-15 pieces are preferable.

여기서, 풀러린이 금속성 카본 나노 튜브의 분산성을 높이는 이유는 다음과 같은 것으로 생각하고 있다. 풀러린에 포함되는 벤젠 고리와 금속성 카본 나노 튜브는, π-π 상호 작용에 의해 물리적으로 흡착하고 있다. 그리고, 풀러린이, 외관상 금속성 카본 나노 튜브의 관능기로서 작용한다. 이 때문에, 금속성 카본 나노 튜브의 분산성이 높아진 것으로 생각하고 있다. 또한, 상기에 있어서, 「외관상」이라고 설명한 것은, 풀러린과 금속성 카본 나노 튜브의 결합은, 화학 결합이 아니라, 물리적 결합 (흡착) 이기 때문이다. 그리고, 상기 π-π 상호 작용이, 종래 제안된 계면 활성제에 의한 작용에 비해 크다. 즉, 풀러린이 금속성 카본 나노 튜브에 강하게 흡착하고 있어, 금속성 카본 나노 튜브의 분산성을 높이고 있다. 또한, 반도체성 카본 나노 튜브와 풀러린은 물리적으로도 결합하고 있지 않다. 이 때문에, 반도체성 카본 나노 튜브는 분산성이 높아지지 않은 것으로 생각된다.Here, the reason why fullerene raises the dispersibility of metallic carbon nanotube is considered as follows. The benzene ring and the metallic carbon nanotube contained in fullerene are physically adsorbed by π-π interaction. And fullerene acts as a functional group of a metallic carbon nanotube externally. For this reason, it is thought that the dispersibility of metallic carbon nanotubes improved. In addition, in the above, what was described "appearance" is because the bond of a fullerene and metallic carbon nanotube is not a chemical bond but a physical bond (adsorption). In addition, the π-π interaction is larger than that of the conventionally proposed surfactant. In other words, fullerene is strongly adsorbed on the metallic carbon nanotubes, thereby increasing the dispersibility of the metallic carbon nanotubes. In addition, the semiconducting carbon nanotubes and fullerene are not physically bound. For this reason, it is considered that semiconducting carbon nanotubes do not have high dispersibility.

그런데, 용매가 극성기를 갖는 용매이면, 극성기를 갖는 풀러린을 사용하는 편이 바람직한 것은 이해된다. 왜냐하면, 극성기를 갖는 풀러린은, 무극성 용매보다, 극성 용매 (예를 들어, 물이나 알코올) 에 녹기 쉽기 때문이다. 따라서, 금속성 카본 나노 튜브의 분산성의 관점에서 보면, 상기 서술한 바와 같은 극성기를 갖는 풀러린을 사용하는 것이 바람직하다.By the way, it is understood that it is preferable to use fullerene which has a polar group as long as it is a solvent which has a polar group. This is because fullerene having a polar group is more easily dissolved in a polar solvent (for example, water or alcohol) than a nonpolar solvent. Therefore, in view of the dispersibility of the metallic carbon nanotubes, it is preferable to use fullerene having a polar group as described above.

금속성 카본 나노 튜브 분산액을 도료로서 사용하는 경우, 환경 부하의 저감이나 작업 환경 향상의 관점에서, 용매로서 물 (또는/및 알코올) 을 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 용매를 사용한 경우, 용매와 풀러린과의 상성으로부터, 풀러린은 관능기 (극성기 ; 예를 들어, 수산기 (OH 기), 카르복실기, 에폭시기, 에스테르기, 아미드기, 술포닐기, 에테르기 등) 를 갖는 풀러린인 것이 바람직하다. 특히, 물이나 알코올은, OH 기를 갖는 점에서, OH 기 (수산기) 를 갖는 풀러린이 특히 바람직하다.When using a metallic carbon nanotube dispersion liquid as a coating material, it is preferable to use water (or / and alcohol) as a solvent from a viewpoint of reducing an environmental load or improving a working environment. When such a solvent is used, the fullerene has a functional group (polar group; for example, hydroxyl group (OH group), carboxyl group, epoxy group, ester group, amide group, sulfonyl group, ether group, etc.) It is preferred that it is fullerene. In particular, fullerene which has an OH group (hydroxyl group) is especially preferable because water and alcohol have an OH group.

풀러린의 농도는 1 ppm ∼ 100000 ppm 이 바람직하다. 특히, 10 ppm ∼ 10000 ppm 이 바람직하다. 그 중에서도, 100 ppm ∼ 5000 ppm 이 바람직하다. 그것은, 풀러린 농도가 지나치게 높으면, 점도가 지나치게 높아지기 때문에, 도공이 곤란해지기 때문이다. 반대로 지나치게 낮으면, 금속성 카본 나노 튜브의 분산성 향상도가 크지 않기 때문이다.The concentration of fullerene is preferably 1 ppm to 100,000 ppm. In particular, 10 ppm-10000 ppm are preferable. Especially, 100 ppm-5000 ppm are preferable. This is because when the fullerene concentration is too high, the viscosity becomes too high, which makes coating difficult. On the contrary, when it is too low, the dispersibility improvement degree of metallic carbon nanotube will not be large.

본 발명의 투명 도전막 등에 사용되는 카본 나노 튜브는, 특히 금속성 카본 나노 튜브이다. 그 이유는, 반도체성 카본 나노 튜브나 다른 공지된 탄소 재료에 비해 도전성이 높기 때문이다. 이 금속성 카본 나노 튜브는, 예를 들어 단층 카본 나노 튜브로부터 분리된다. 단층 카본 나노 튜브는, 예를 들어 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 번들 상태로 존재한다. 따라서, 이 번들 상태를 개방하면, 금속성 카본 나노 튜브를 선택적으로 취출할 수 있다.Carbon nanotubes used for the transparent conductive film of the present invention are particularly metallic carbon nanotubes. This is because the conductivity is higher than that of the semiconducting carbon nanotubes or other known carbon materials. This metallic carbon nanotube is separated from the single-walled carbon nanotubes, for example. In the single-walled carbon nanotubes, for example, metallic carbon nanotubes and semiconducting carbon nanotubes are present in a bundled state. Therefore, when this bundle state is opened, metallic carbon nanotube can be taken out selectively.

단층 카본 나노 튜브는, 용액 중에 있어서도, 번들을 형성하고 있다. 여기서, 번들이란, 단층 카본 나노 튜브가, 측벽끼리의 반 데르 발스력에 의해, 복수 개, 서로 겹쳐 있는 상태 (형상) 를 의미한다. 또한, 종래부터 공지된 방법으로 작성된 단층 카본 나노 튜브는 번들 상태로 얻어진다. 이 번들의 길이는 어떤 분포를 갖고 있다. 그러나, 다음의 특징을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 단층 카본 나노 튜브는, 그 번들의 길이에 어떤 분포가 있다. 예를 들어, 길이가 1.5 ㎛ 를 초과한 번들의 수가, 길이가 1.5 ㎛ 이하인 번들의 수보다 많다. 바람직하게는, 길이가 2.0 ㎛ 이상인 번들의 수가, 길이가 1.5 ㎛ 이하인 번들의 수보다 많다. 더욱 바람직하게는, 길이가 2.5 ㎛ 이상인 번들의 수가, 길이가 1.5 ㎛ 이하인 번들의 수보다 많다. 혹은, 번들의 길이 0.5 ㎛ 마다의 도수 분포 (도수 분포표 또는 도수 분포도) 에 있어서의 최빈값이 1.5 ㎛ 를 초과한 것이다. 바람직하게는 번들 길이의 도수 분포에 있어서의 최빈값이 2.0 ㎛ 를 초과한 것이다. 더욱 바람직하게는 번들 길이의 도수 분포에 있어서의 최빈값이 2.5 ㎛ 를 초과한 것이다. 그리고, 번들이 상기 특징의 분포를 갖는 경우, 투명성·도전성이 모두 우수한 것이었다.Single-walled carbon nanotubes form a bundle even in a solution. Here, a bundle means the state (shape) in which the single-walled carbon nanotubes overlap with each other by van der Waals forces of side walls. In addition, the single-walled carbon nanotubes produced by a conventionally known method are obtained in a bundle state. The length of this bundle has some distribution. However, it is preferable to have the following characteristics. That is, the single-walled carbon nanotubes have a certain distribution in the length of the bundle. For example, the number of bundles whose length exceeds 1.5 m is greater than the number of bundles whose length is 1.5 m or less. Preferably, the number of bundles having a length of 2.0 μm or more is greater than the number of bundles having a length of 1.5 μm or less. More preferably, the number of bundles having a length of 2.5 μm or more is larger than the number of bundles having a length of 1.5 μm or less. Or the mode in the frequency distribution (frequency distribution table or frequency distribution chart) for every 0.5 micrometer of bundle length exceeded 1.5 micrometers. Preferably, the mode in the frequency distribution of a bundle length exceeds 2.0 micrometers. More preferably, the mode in the frequency distribution of a bundle length exceeds 2.5 micrometers. And when a bundle has a distribution of the said characteristic, all were excellent in transparency and electroconductivity.

번들 길이의 측정에는 다음의 방법이 사용된다. 단층 카본 나노 튜브를 주사형 현미경으로 관찰하고, 그 길이를 측정한다. 단, 이 방법에 한정되지 않는다. 측정하는 번들의 갯수에는 각별한 제한은 없다. 단, 정확한 통계값을 얻기 위해서는, 50 개 이상의 번들을 측정하는 것이 바람직하다. 나아가서는 100 개 이상의 측정이 보다 바람직하다. 번들의 길이를 측정할 때, 불순물이 많은 경우에는, 측정이 곤란해진다. 따라서, 측정 가능한 정도까지 불순물을 제거하고 나서 측정하는 것이 바람직하다. 또, 번들이 밀집된 상태에서는, 길이의 측정이 곤란하다. 따라서, 번들 1 개 씩을 측정할 수 있는 정도의 밀도로 분산되어 있는 것이 바람직하다. 번들의 길이에 대한 도수 분포 도 (표) 의 형태에는, 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 대칭 분포, 비대칭 분포, J 자형 분포, U 자형 분포, 복봉성 분포, 어느 것이어도 된다. 단, 대칭 분포인 것이 바람직하다. 또한, 최빈값이란, 전체 계급 중에서 가장 도수가 높은 계급의 값을 의미한다. 급수의 구분에 있어서 범위의 설정은 0.5 ㎛ 의 단위로 집계한다.The following method is used to measure the bundle length. Single-walled carbon nanotubes are observed with a scanning microscope and the length thereof is measured. However, it is not limited to this method. There is no particular limit on the number of bundles to measure. However, in order to obtain accurate statistical values, it is preferable to measure 50 or more bundles. Furthermore, 100 or more measurements are more preferable. When measuring the length of the bundle, when there are many impurities, the measurement becomes difficult. Therefore, it is preferable to measure after removing an impurity to a measurable degree. Moreover, in a state where a bundle is dense, length measurement is difficult. Therefore, it is preferable that it is disperse | distributed to the density which can measure each bundle one by one. There is no restriction | limiting in particular in the form of the frequency distribution chart (table) with respect to the length of a bundle. For example, any of symmetric distribution, asymmetric distribution, J-shaped distribution, U-shaped distribution, and sealing property distribution may be sufficient. However, it is preferable that it is symmetrical distribution. In addition, a mode means the value of the highest rank among all the ranks. In the classification of the water supply, the setting of the range is aggregated in units of 0.5 µm.

금속성 카본 나노 튜브를 분리·추출하는데 사용되는 카본 나노 튜브 (예를 들어, 단층 카본 나노 튜브) 는, 습식 산화된 것이 바람직하다. 그것은, 용매에 대한 분산성이 향상되기 때문이다. 습식 산화이면 각별한 제한은 없다. 단, 습식 산화에는, 무기산 (예를 들어, 염산, 질산, 황산, 인산, 혹은 이들의 혼합산) 을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 50 % 이상의 질산, 혹은 질산과 황산의 혼합산을 사용하는 것이 바람직하다. 질산과 황산의 혼합산을 사용하는 경우, 물, 질산 및 황산의 혼합산 수용액 전체에 대한 체적 비율을 a (vol%), b (vol%), c (vol%) 로 하면, 0.20

Figure 112011030250130-pct00002
{a/(a+b+c)}
Figure 112011030250130-pct00003
0.40, 0.20
Figure 112011030250130-pct00004
{b/(b+c)}
Figure 112011030250130-pct00005
0.30 을 만족하는 것이 보다 바람직하다. 습식 산화의 반응 조건에 대해서도 각별한 제한은 없다. 단, 유효한 산 처리를 실시하기 위해서는, 반응 온도가 85 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 반응 시간은 24 시간 이상, 나아가서는 48 시간 이상인 것이 바람직하다. 본 발명에 사용되는 단층 카본 나노 튜브는, 어떤 수법으로 제조된 것이어도 된다. 예를 들어, 아크 방전법, 레이저 증발법, 화학 기상 증착법 등으로 얻을 수 있다. 단, 결정성이나 수율의 관점에서, 아크 방전법으로 얻어진 단층 카본 나노 튜브를 사용하는 것이 바람직하다. 사용되는 단층 카본 나노 튜브는, 순도가 높은 것이 바람직하다. 순도가 낮으면, 투광률이 저하되기 때문이다. 단층 카본 나노 튜브의 순도는 라만 스펙트럼 측정에 의해 확인할 수 있다. 구체적으로는, 카본 나노 튜브를 구성하는 주성분인 그래핀 시트 유래의 흡수 강도와 그 이외의 탄소 재료를 나타내는 성분 유래의 흡수 강도비에 의해 카본 나노 튜브의 순도를 확인할 수 있다. 예를 들어, 아크 방전에 의해 제작된 단층 카본 나노 튜브를 파장 532 ㎚ 의 레이저를 조사하여 측정한 경우, 라만 시프트가 1340 ± 40 카이저인 범위에 라만 산란광의 강도에 제 1 흡수를 가짐과 함께, 라만 시프트가 1590 ± 20 카이저인 범위에 라만 산란광의 강도에 제 2 흡수를 갖는다. 여기서, 제 1 흡수는 그래핀 시트 유래의 흡수이고, 제 2 흡수는 탄소 원자의 sp3 궤도 유래의 흡수라고 일컬어지고 있다. 그리고 제 1 흡수 강도에 대해 제 2 흡수 강도가 작은 편이, 카본 나노 튜브의 순도는 높다. 본 발명에 있어서의 단층 카본 나노 튜브는 다음의 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 즉, 파장 532 ㎚ 의 레이저를 조사하여 검출되는 라만 강도 분포 특성에 있어서, 라만 시프트가 1340 ± 40 카이저인 범위에 라만 산란광의 강도에 제 1 흡수를 가짐과 함께, 라만 시프트가 1590 ± 20 카이저인 범위에 라만 산란광의 강도에 제 2 흡수를 갖고, 상기 제 1 흡수의 강도를 ID, 상기 제 2 흡수의 강도를 IG 로 했을 경우, 식 (1) 을 만족한 것이 바람직하다. 식 (2) 를 만족한 것이 특히 바람직하다. 즉, ID/IG 의 값이 0.03 이하인 경우에는, 순도가 높고, 투명성·도전성이 모두 우수한 것이었다. The carbon nanotubes (for example, single layer carbon nanotubes) used for separating and extracting the metallic carbon nanotubes are preferably wet oxidized. This is because dispersibility with respect to a solvent improves. Wet oxidation is not particularly limited. However, it is preferable to use inorganic acid (for example, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, or mixed acid thereof) for wet oxidation. In particular, it is preferable to use nitric acid of 50% or more, or a mixed acid of nitric acid and sulfuric acid. In the case of using a mixed acid of nitric acid and sulfuric acid, when the volume ratio of the entire mixed acid aqueous solution of water, nitric acid and sulfuric acid is a (vol%), b (vol%), c (vol%), 0.20
Figure 112011030250130-pct00002
{a / (a + b + c)}
Figure 112011030250130-pct00003
0.40, 0.20
Figure 112011030250130-pct00004
{b / (b + c)}
Figure 112011030250130-pct00005
It is more preferable to satisfy 0.30. There is no restriction | limiting in particular also about the reaction conditions of wet oxidation. However, in order to perform effective acid treatment, it is preferable that reaction temperature is 85 degreeC or more. The reaction time is preferably 24 hours or more, more preferably 48 hours or more. The single-walled carbon nanotubes used in the present invention may be produced by any method. For example, it can obtain by the arc discharge method, the laser evaporation method, the chemical vapor deposition method, etc. However, from the viewpoint of crystallinity and yield, it is preferable to use single-walled carbon nanotubes obtained by the arc discharge method. It is preferable that the single layer carbon nanotube used is high in purity. It is because light transmittance will fall when purity is low. The purity of single layer carbon nanotubes can be confirmed by Raman spectroscopy. Specifically, the purity of the carbon nanotubes can be confirmed by the absorption strength ratio derived from the graphene sheet, which is the main component constituting the carbon nanotubes, and the absorption strength ratio derived from the components representing other carbon materials. For example, when the single-wall carbon nanotubes produced by arc discharge were measured by laser irradiation with a wavelength of 532 nm, the Raman shift had a first absorption in the intensity of the Raman scattered light in the range of 1340 ± 40 Kaiser, It has a second absorption in the intensity of the Raman scattered light in the range where the Raman shift is 1590 ± 20 Kaiser. Here, 1st absorption is absorption derived from a graphene sheet, and 2nd absorption is called absorption derived from the sp <3> orbital of a carbon atom. The smaller the second absorption intensity relative to the first absorption intensity is, the higher the purity of the carbon nanotube is. It is preferable that the single-walled carbon nanotube in this invention satisfy | fills the following conditions. That is, in the Raman intensity distribution characteristic detected by irradiating a laser having a wavelength of 532 nm, Raman shift has a first absorption in the intensity of the Raman scattered light in a range in which the Raman shift is 1340 ± 40 Kaiser, and the Raman shift is 1590 ± 20 Kaiser. It is preferable to satisfy | fill Formula (1), when it has the 2nd absorption in the intensity | strength of Raman scattered light in the range, and set the intensity of the said 1st absorption as ID, and the intensity of the said 2nd absorption as IG. It is especially preferable to satisfy Formula (2). That is, when the value of ID / IG was 0.03 or less, it was high in purity and excellent in both transparency and conductivity.

식 (1) 0 < ID/IG

Figure 112011030250130-pct00006
0.03 Equation (1) 0 <ID / IG
Figure 112011030250130-pct00006
0.03

식 (2) 0 < ID/IG

Figure 112011030250130-pct00007
0.02Equation (2) 0 <ID / IG
Figure 112011030250130-pct00007
0.02

본 발명에서 사용되는 용매는, 일반의 도료에서 사용되는 용매이면 된다. 각별한 제한은 없다. 단, 비점이 200 ℃ 이하 (바람직한 하한값은 25 ℃, 나아가서는 30 ℃) 인 용매가 바람직하다. 저비점 용제가 바람직한 것은, 도공 후의 건조가 용이하기 때문이다. 구체적으로는, 물이나, 메탄올, 에탄올, 노르말프로판올, 이소프로판올 등의 알코올 화합물 (특히, 탄소수가 7 이하인 알코올, 특히 지방족 알코올), 혹은 이것 등의 혼합물이 바람직하다. 물을 사용하는 경우, pH 가 7 을 초과한 알칼리성을 나타내는 것이 특히 바람직하다. 그것은, 수산기 함유 풀러린의 용해성이 높기 때문이다. 즉, 보다 고농도의 금속성 카본 나노 튜브 분산액을 얻을 수 있기 때문이다. 그 밖에도, 예를 들어 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤계 화합물을 사용할 수 있다. 또, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 락트산에틸, 아세트산메톡시에틸 등의 에스테르계 화합물을 사용할 수 있다. 또, 디에틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 페닐셀로솔브, 디옥산 등의 에테르계 화합물을 사용할 수 있다. 또, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 화합물을 사용할 수 있다. 또, 펜탄, 헥산 등의 지방족 화합물을 사용할 수 있다. 또, 염화메틸렌, 클로로벤젠, 클로로포름 등의 할로겐계 탄화수소를 사용할 수 있다. 또, 상기 화합물의 혼합물을 사용할 수도 있다.The solvent used by this invention should just be a solvent used with general coating materials. There is no particular limitation. However, the solvent whose boiling point is 200 degrees C or less (preferable minimum value is 25 degreeC, and also 30 degreeC) is preferable. The low boiling point solvent is preferable because drying after coating is easy. Specifically, water, alcohol compounds such as methanol, ethanol, normal propanol and isopropanol (particularly alcohols having 7 or less carbon atoms, especially aliphatic alcohols), or mixtures thereof and the like are preferable. When water is used, it is particularly preferable that the pH exhibits alkalinity of more than 7. This is because the solubility of hydroxyl-containing fullerene is high. In other words, a higher concentration of metallic carbon nanotube dispersion can be obtained. In addition, ketone compounds, such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone, can be used, for example. Moreover, ester compounds, such as methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl lactate, and methoxy ethyl acetate, can be used. In addition, ether compounds such as diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethyl cellosolve, butyl cellosolve, phenyl cellosolve and dioxane can be used. Moreover, aromatic compounds, such as toluene and xylene, can be used. In addition, aliphatic compounds such as pentane and hexane can be used. Moreover, halogen-type hydrocarbons, such as methylene chloride, chlorobenzene, and chloroform, can be used. Moreover, the mixture of the said compound can also be used.

금속성 카본 나노 튜브 분산액에 있어서의 금속성 카본 나노 튜브의 농도는, 분광 광도계를 사용하여 정량할 수 있다. 즉, 분광 광도계를 사용하여 흡광도를 측정하면, 금속성 카본 나노 튜브의 농도를 정량할 수 있다. 즉, 검량선을 작성하여, 흡광도와 질량비의 관계를 나타내는 비례 상수를 구하면, 농도를 질량비로 나타낼 수 있다. 또한, 상기 비례 상수는, 사용한 금속성 카본 나노 튜브에 따라 상이하다.The concentration of the metallic carbon nanotubes in the metallic carbon nanotube dispersion liquid can be quantified using a spectrophotometer. That is, by measuring the absorbance using a spectrophotometer, the concentration of the metallic carbon nanotubes can be quantified. That is, when a calibration curve is prepared and the proportional constant which shows the relationship between absorbance and mass ratio is calculated | required, concentration can be represented by mass ratio. In addition, the said proportional constant changes with metallic carbon nanotubes used.

상기와 같이 하여 얻어진 금속성 카본 나노 튜브 분산액이 기재 상에 도포되어 투명 도전막이 얻어진다. 상기 서술한 바와 같이, 본 발명이 되는 금속성 카본 나노 튜브 분산액은, 금속성 카본 나노 튜브의 분산성이 높다. 예를 들어, 물이나 알코올 등의 용매에 양호한 분산성으로 분산되어 있다. 따라서, 스프레이 코트, 바 코트, 롤 코트, 잉크젯법, 스크린 코트 등의 각종 도포 방법을 사용할 수 있다.The metallic carbon nanotube dispersion liquid obtained as mentioned above is apply | coated on a base material, and a transparent conductive film is obtained. As mentioned above, the metallic carbon nanotube dispersion liquid which becomes this invention has high dispersibility of metallic carbon nanotube. For example, it is disperse | distributed in favorable dispersibility to solvents, such as water and alcohol. Therefore, various coating methods, such as a spray coat, a bar coat, a roll coat, the inkjet method, and a screen coat, can be used.

금속성 카본 나노 튜브 분산액이 도포되는 기재는, 각별한 제한은 없다. 예를 들어, 디스플레이 등에서 사용되는 투명 전극 등과 같이, 투명성이 요구되는 용도에서는, 투명한 기재 (필름, 혹은 시트, 혹은 두께가 상기 필름 (시트) 보다 두꺼운 판 등) 가 바람직하다. 예를 들어, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리스티렌 수지, 스티렌-아크릴산 공중합체, 염화비닐계 수지, 폴리올레핀, ABS (아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체), 비닐알코올 수지, 시클로올레핀계 수지, 셀룰로오스 수지 등을 사용할 수 있다. 그 외에도, 무기 유리 등을 사용할 수도 있다. 단, 플렉시블한 특성이 우수한 유기 수지제의 기재가 바람직하다. 상기 기재의 표면 (도전층이 형성되는 측의 표면 및/또는 도전층이 형성되는 측과는 반대측인 이면) 에는, 필요에 따라, 하드 코트층, 방오층, 방현층, 반사 방지층, 점착층, 착색층 등이 형성된다 (적층된다). 기재의 두께는, 목적에 따라 정해진다. 단, 일반적으로는, 10 ㎛ ∼ 10 ㎜ 정도의 두께이다.The base material to which the metallic carbon nanotube dispersion liquid is applied is not particularly limited. For example, in a use where transparency is required, such as a transparent electrode used in a display or the like, a transparent substrate (a film or a sheet or a plate having a thickness greater than that of the film (sheet)) is preferable. For example, acrylic resin, polyester resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, styrene-acrylic acid copolymer, vinyl chloride resin, polyolefin, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer), vinyl alcohol resin, cycloolefin Type resin, a cellulose resin, etc. can be used. In addition, an inorganic glass etc. can also be used. However, the base material made of organic resin which is excellent in flexible characteristics is preferable. On the surface of the base material (the surface on the side where the conductive layer is formed and / or the back side opposite to the side on which the conductive layer is formed), a hard coat layer, an antifouling layer, an antiglare layer, an antireflection layer, an adhesive layer, A colored layer or the like is formed (laminated). The thickness of a base material is determined according to the objective. However, in general, the thickness is about 10 to 10 mm.

상기 도포 공정 후, 도막 중에 함유되는 용매를 제거하기 위하여, 건조가 실시된다. 건조에는 가열로가 사용된다. 또, 원적외로를 사용해도 된다. 또, 초원적외로를 사용해도 된다. 그 외에도, 통상, 건조에 사용할 수 있는 장치를 사용할 수 있다.After the said coating process, drying is performed in order to remove the solvent contained in a coating film. A heating furnace is used for drying. Moreover, you may use far infrared rays. Moreover, you may use meadow infrared rays. In addition, the apparatus which can be used for drying can be used normally.

상기와 같이 하여 도전성·투명성이 우수한 투명 도전막이 얻어진다. 그리고, 도전성·투명성이 우수한 투명 도전막은 터치 패널용 전극 기판에 이용할 수 있다. 또, 전자 페이퍼의 전극 기판에 이용할 수 있다. 또, 액정 디스플레이의 전극 기판에 이용할 수 있다. 또, 플라즈마 디스플레이의 전극 기판에 이용할 수 있다. 그 외에도, 각종의 것에 이용할 수 있다.The transparent conductive film excellent in electroconductivity and transparency is obtained as mentioned above. And the transparent conductive film excellent in electroconductivity and transparency can be used for the electrode substrate for touch panels. Moreover, it can use for the electrode substrate of an electronic paper. Moreover, it can use for the electrode substrate of a liquid crystal display. Moreover, it can use for the electrode substrate of a plasma display. In addition, it can use for various things.

이하, 구체적인 실시예를 들어 본 발명을 설명한다. 또한, 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것이 아닌 것은 당연하다.Hereinafter, the present invention will be described with specific examples. It is obvious that the present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1]Example 1

아크 방전법에 의해 단층 카본 나노 튜브가 작성되었다. 이 작성된 단층 카본 나노 튜브가 습식 산화 처리 (예를 들어, 63 % 질산으로 85 ℃ 에서 2 일간 반응) 되었다. 그 후, 여과에 의해, 단층 카본 나노 튜브가 정제·회수되었다.Single layer carbon nanotubes were prepared by the arc discharge method. This prepared single-walled carbon nanotube was subjected to a wet oxidation treatment (for example, reaction at 85 ° C. for 2 days with 63% nitric acid). Thereafter, the single-walled carbon nanotubes were purified and recovered by filtration.

이 정제 단층 카본 나노 튜브의 번들 길이가 조사되었다. 그 결과, 1.5 ㎛ 내지 2.0 ㎛ 까지의 범위에 최빈값이 존재하는 것을 알았다. 그리고, 번들의 길이가 1.5 ㎛ 를 초과한 단층 카본 나노 튜브의 번들의 수 전체에서 차지하는 비율은 약 73 % 이었다. 번들의 길이가 1.5 ㎛ 이하인 단층 카본 나노 튜브의 번들의 수 전체에서 차지하는 비율은 약 27 % 이었다. 또한, 1.0 ㎛ 내지 1.5 ㎛ 인 것이 약 13 %, 1.5 ㎛ 내지 2.0 ㎛ 인 것이 약 20 %, 2.0 ㎛ 내지 2.5 ㎛ 인 것이 약 18 %, 2.5 ㎛ 내지 3.0 ㎛ 인 것이 약 13 % 이었다. 즉, 번들의 길이가 1.5 ㎛ 이하인 단층 카본 나노 튜브의 번들의 수는, 번들의 길이가 1.5 ㎛ 를 초과한 단층 카본 나노 튜브의 번들의 수보다 적은 것이었다.The bundle length of this purified monolayer carbon nanotube was investigated. As a result, it turned out that a mode exists in the range from 1.5 micrometers to 2.0 micrometers. And the ratio which occupies for the whole number of bundles of the single-walled carbon nanotube whose bundle length exceeded 1.5 micrometers was about 73%. The proportion of the bundles in the total number of bundles of single-walled carbon nanotubes having a length of 1.5 µm or less was about 27%. In addition, it was about 13% about 1.0 micrometer-1.5 micrometer, about 20% about 1.5 micrometer-2.0 micrometer, about 18% about 2.0 micrometer-2.5 micrometer, and about 13% about 2.5 micrometer-3.0 micrometer. That is, the number of bundles of single-walled carbon nanotubes having a bundle length of 1.5 µm or less was less than the number of bundles of single-walled carbon nanotubes having a bundle length exceeding 1.5 µm.

상기와 같이 하여 얻어진 단층 카본 나노 튜브 20 ㎎ 과, 수산기 함유 풀러린 (상품명 나놈스펙트라 D-100 프론티어 카본사 제조 : 풀러린은 C60 으로 이루어지는 풀러린 뿐이다) 3 mg 과, 수산화나트륨 (와꼬순약 공업사 제조) 0.3 mg 과, 물 5 ml 와, 이소프로판올 5 ml 가 혼합되었다. 단층 카본 나노 튜브의 농도는 2230 ppm 이었다.20 mg of the single-walled carbon nanotubes obtained as described above, 3 mg of hydroxyl group-containing fullerine (trade name manufactured by NANOSPECTRA D-100 Frontier Carbon, Inc .: fullerene is made of C60 fullerene), and 0.3 mg of sodium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) And 5 ml of water and 5 ml of isopropanol were mixed. The concentration of single layer carbon nanotubes was 2230 ppm.

상기 혼합 용액에 대해, 콘 타입의 초음파 조사기 (출력 650 W, 주파수 40 Hz) 가 사용되고, 20 분간에 걸친 초음파 조사를 실시하였다. 이로써, 번들 상태에 있는 단층 카본 나노 튜브가 풀렸다. 즉, 단층 카본 나노 튜브는 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브로 해리되었다.Cone-type ultrasonic irradiator (output 650 W, frequency 40 Hz) was used for the mixed solution, and ultrasonic irradiation over 20 minutes was performed. As a result, the single-walled carbon nanotubes in the bundled state were released. That is, the single-walled carbon nanotubes were dissociated into metallic carbon nanotubes and semiconducting carbon nanotubes.

상기 금속성 카본 나노 튜브에는 수산기 함유 풀러린이 결합하고 있고, 금속성 카본 나노 튜브는 물/알코올 용액 중에서 충분히 분산되고 있었다. 이에 대해, 반도체성 카본 나노 튜브는 물/알코올 용액 중에서의 분산이 나쁜 것이었다.The hydroxyl group-containing fullerenes were bonded to the metallic carbon nanotubes, and the metallic carbon nanotubes were sufficiently dispersed in the water / alcohol solution. In contrast, the semiconducting carbon nanotubes were poorly dispersed in a water / alcohol solution.

그 후, 원심 분리기 (제품명 CR26H 히타치 공업 기계 주식회사 제조) 가 사용되어 카본 나노 튜브 분산액에 대해 원심 분리 조작이 실시되었다. 원심 분리의 조건은, 20000 rpm (48000 G) 으로 7 시간이다. 그리고, 원심 분리 후의 상청액을 회수하였다. 이 상청액과 초음파 처리 전의 용액에 대해 분광 광도계로 조사되었다. 그 결과, 상청액에는 분리 전에 비하여 금속성분 (650 ㎚) 의 흡수가 반도체 성분의 흡수 (1010 ㎚) 보다 많아진 것이 확인되었다.Thereafter, a centrifuge (product name CR26H Hitachi Industrial Machinery Co., Ltd.) was used to perform centrifugal separation on the carbon nanotube dispersion. The conditions of centrifugation are 7 hours at 20000 rpm (48000 G). And the supernatant liquid after centrifugation was collect | recovered. This supernatant and the solution before sonication were irradiated with a spectrophotometer. As a result, it was confirmed that the supernatant liquid had more absorption of the metal component (650 nm) than the absorption (1010 nm) of the semiconductor component compared to before separation.

상기 원심 분리 조작 후의 상청액, 즉, 금속성 카본 나노 튜브 (반도체성 카본 나노 튜브는 제거) 분산액이, 하드 코트가 부착된 폴리카보네이트 기판 상에 바 코트 도포되었다. 도포 두께 (웨트 막두께) 는 50 ㎛ 이다. 도포 후, 80 ℃ 에서 3 분간에 걸친 건조가 실시되었다. 그리고, 투명 도전막이 부착된 폴리카보네이트판을 얻을 수 있었다. 이 투명 도전막이 부착된 폴리카보네이트판의 도전막의 도전성이 조사되었다. 그 결과, 도전성은 149 Ω/□ 으로, 실용성이 충분히 있었다. 또, 투명도는 74 % 로, 실용성이 충분히 있었다. The supernatant after the centrifugal separation operation, i.e., the dispersion of the metallic carbon nanotubes (removing the semiconductor carbon nanotubes) was bar coat applied onto the polycarbonate substrate with a hard coat. Coating thickness (wet film thickness) is 50 micrometers. After application, drying was performed at 80 ° C. for 3 minutes. And the polycarbonate plate with a transparent conductive film was obtained. The conductivity of the conductive film of the polycarbonate plate with this transparent conductive film was investigated. As a result, electrical conductivity was 149 ohms / square, and there existed sufficient utility. Moreover, transparency was 74% and there was enough utility.

이상의 결과로부터, 본 발명에 의해, 종래 기술 (특허문헌 1 에 개시된 카본 나노 튜브의 농도는 112 ppm) 에서는 불가능하였던 고농도의 분산액을 얻을 수 있었고, 고농도에서의 금속/반도체의 분리 조작을 실시할 수 있었다.From the above results, according to the present invention, it was possible to obtain a high concentration dispersion which was impossible in the prior art (the concentration of the carbon nanotube disclosed in Patent Document 1 is 112 ppm), and the separation operation of the metal / semiconductor at a high concentration can be performed. there was.

[실시예 2][Example 2]

시판되는 금속성 카본 나노 튜브 (NanoIntegris 사 제조의 IsoNanotubes-M : Metallic SWNTs) 에 원심 분리 조작이 실시되어 취출된 고형분과, 수산기 함유 풀러린과, 수산화나트륨과, 물과, 이소프로판올의 혼합·분산이 실시되었다. 그 후, 원심 분리 조작이 실시되었다. 그리고, 상청액이 하드 코트가 부착된 폴리카보네이트 기판 상에 바 코트 도포되었다. 그리고, 건조가 실시되었다. 이로써, 투명 도전막이 부착된 폴리카보네이트판을 얻을 수 있었다.The commercially available metallic carbon nanotubes (IsoNanotubes-M: Metallic SWNTs manufactured by NanoIntegris) were subjected to centrifugal separation operation to carry out mixing and dispersion of the solids extracted, hydroxyl group-containing fullerene, sodium hydroxide, water, and isopropanol. . Thereafter, a centrifugal separation operation was performed. The supernatant was then bar coat applied onto a polycarbonate substrate with a hard coat. And drying was performed. Thereby, the polycarbonate plate with a transparent conductive film was obtained.

또한, 본 실시예에 있어서는, 금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 번들을 형성하고 있는 것은 아니다. 따라서, 실시예 1 에서 실시된 번들 해서를 위한 초음파 처리는 실시되지 않았다.In addition, in this Example, a metallic carbon nanotube and a semiconducting carbon nanotube do not form a bundle. Therefore, the ultrasonic treatment for the bundle seaming performed in Example 1 was not performed.

상기 투명 도전막이 부착된 폴리카보네이트판의 도전막의 도전성이 조사되었다. 그 결과, 도전성은 1350 Ω/□ 으로, 실용성이 충분히 있었다. 또, 투명도는 78.68 % 로, 실용성이 충분히 있었다.The conductivity of the conductive film of the polycarbonate plate with the transparent conductive film was investigated. As a result, electrical conductivity was 1350 ohms / square, and there existed sufficient utility. Moreover, transparency was 78.68% and there was enough utility.

[비교예 1]Comparative Example 1

시판되는 반도체성 카본 나노 튜브 (NanoIntegris 사 제조의 IsoNanotubes-S : Semiconducting SWNTs) 에 원심 분리 조작을 실시하여 취출된 고형분과, 수산기 함유 풀러린과, 수산화나트륨과, 물과, 이소프로판올의 혼합·분산이 실시되었다. 그 후, 원심 분리 조작이 실시되었다. 그리고, 상청액이 하드 코트가 부착된 폴리카보네이트 기판 상에 바 코트 도포되었다. 그리고, 건조가 실시되었다. 이로써, 투명 도전막이 부착된 폴리카보네이트판을 얻을 수 있었다.The commercially available semiconducting carbon nanotubes (IsoNanotubes-S: Semiconducting SWNTs, manufactured by NanoIntegris) were subjected to centrifugal separation to mix and disperse solids extracted, hydroxyl group-containing fullerenes, sodium hydroxide, water, and isopropanol. It became. Thereafter, a centrifugal separation operation was performed. The supernatant was then bar coat applied onto a polycarbonate substrate with a hard coat. And drying was performed. Thereby, the polycarbonate plate with a transparent conductive film was obtained.

이 도전막이 부착된 폴리카보네이트판의 도전막의 도전성이 조사되었다. 그 결과, 실용성을 갖는 도전성은 없었다. 또한, 본 비교예의 도전막에 실용상의 도전성이 없었던 이유는, 금속성 카본 나노 튜브가 사용되지 않은 것, 즉, 반도체성 카본 나노 튜브 밖에 사용되지 않은 것으로 생각되었다. 또, 반도체성 카본 나노 튜브는 수산기 함유 풀러린이 사용되어도 분산성이 나쁘다. 그 결과, 원심 분리 조작 후의 상청액 중에 함유되어 있는 반도체성 카본 나노 튜브의 양이 적었기 때문인 것으로 생각되었다.The conductivity of the conductive film of the polycarbonate plate with this conductive film was investigated. As a result, there was no conductivity which has utility. The reason why the conductive film of the present comparative example was not practically conductive was considered that no metallic carbon nanotubes were used, that is, only semiconductor carbon nanotubes were used. The semiconducting carbon nanotubes have poor dispersibility even when hydroxyl group-containing fullerene is used. As a result, it was considered that the amount of semiconducting carbon nanotubes contained in the supernatant after centrifugation was small.

이 출원은, 2008년 10월 24일에 출원된 일본 특허 출원 2008-274688호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 전부를 여기에 받아들인다.This application claims the priority based on Japanese Patent Application No. 2008-274688 for which it applied on October 24, 2008, and takes in all the indication here.

Claims (12)

금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 혼재하는 카본 나노 튜브와, 풀러린을 혼합하는 풀러린 혼합 공정과,
상기 혼합된 풀러린에 의해 용액 중에서 분산된 카본 나노 튜브를 취출하는 취출 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법.
A fullerene mixing step of mixing a carbon nanotube and a fullerene in which a metallic carbon nanotube and a semiconducting carbon nanotube are mixed;
And a takeout step of taking out the carbon nanotubes dispersed in the solution by the mixed fullerene.
제 1 항에 있어서,
금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 번들 상태로 존재하는 카본 나노 튜브의 번들 상태를 해서 (解舒) 하는 해서 공정을 추가로 구비하여 이루어지고,
상기 해서 공정 전, 혹은 상기 해서 공정 중, 또는 상기 해서 공정 후, 풀러린이 혼합되는 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법.
The method of claim 1,
It is made by further providing a process by carrying out the bundle state of the carbon nanotube in which a metallic carbon nanotube and a semiconducting carbon nanotube exist in a bundle state,
A method for producing a metallic carbon nanotube, wherein the fullerene is mixed before the step, during the above step, or after the above step.
제 2 항에 있어서,
금속성 카본 나노 튜브와 반도체성 카본 나노 튜브가 번들 상태로 존재하는 카본 나노 튜브는, 단층 카본 나노 튜브인 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법.
The method of claim 2,
The carbon nanotubes in which the metallic carbon nanotubes and the semiconducting carbon nanotubes are present in bundles are single-walled carbon nanotubes.
제 2 항에 있어서,
상기 해서 공정은, 상기 번들 상태로 존재하는 카본 나노 튜브에 초음파를 조사하는 초음파 조사 공정인 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법.
The method of claim 2,
The said process is an ultrasonic irradiation process which irradiates an ultrasonic wave to the carbon nanotube which exists in the said bundle state, The manufacturing method of metallic carbon nanotube characterized by the above-mentioned.
제 4 항에 있어서,
상기 초음파 조사 공정은, 초음파 출력이 300 ∼ 800 W, 초음파 조사 시간이 10 분 이상인 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법.
The method of claim 4, wherein
The said ultrasonic irradiation process is an ultrasonic wave output of 300-800 W, and ultrasonic irradiation time is 10 minutes or more, The manufacturing method of the metallic carbon nanotube characterized by the above-mentioned.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 풀러린이 OH 기를 갖는 풀러린인 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The fullerene is a method for producing a metallic carbon nanotube, characterized in that the fullerene having an OH group.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카본 나노 튜브를 함유하는 용액의 용매는, 물, 알코올, 및 물과 알코올의 혼합 용액의 군 중에서 선택되는 어느 것인 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The solvent of the solution containing the carbon nanotube is any one selected from the group of water, alcohol, and a mixed solution of water and alcohol.
금속성 카본 나노 튜브가 50 % 이상인 카본 나노 튜브와,
OH 기를 갖는 풀러린과,
용매를 함유하는 것을 특징으로 하는 카본 나노 튜브 분산액.
Carbon nanotubes having at least 50% metallic carbon nanotubes,
Fullerene having an OH group,
A carbon nanotube dispersion liquid containing a solvent.
제 8 항에 있어서,
상기 용매는, 물, 알코올, 및 물과 알코올의 혼합 용액의 군 중에서 선택되는 어느 것인 것을 특징으로 하는 카본 나노 튜브 분산액.
The method of claim 8,
The solvent is carbon nanotube dispersion liquid, characterized in that any one selected from the group of water, alcohol, and a mixed solution of water and alcohol.
금속성 카본 나노 튜브가 50 % 이상인 카본 나노 튜브와,
OH 기를 갖는 풀러린을 함유하는 것을 특징으로 하는 카본 나노 튜브 함유막.
Carbon nanotubes having at least 50% metallic carbon nanotubes,
A carbon nanotube-containing film, characterized by containing a fullerene having an OH group.
금속성 카본 나노 튜브가 50 % 이상인 카본 나노 튜브와,
OH 기를 갖는 풀러린을 함유하는 것을 특징으로 하는 투명 도전막.
Carbon nanotubes having at least 50% metallic carbon nanotubes,
It contains fullerene which has OH group, The transparent conductive film characterized by the above-mentioned.
제 6 항에 있어서,
상기 카본 나노 튜브를 함유하는 용액의 용매는, 물, 알코올, 및 물과 알코올의 혼합 용액의 군 중에서 선택되는 어느 것인 것을 특징으로 하는 금속성 카본 나노 튜브의 제조 방법.
The method according to claim 6,
The solvent of the solution containing the carbon nanotube is any one selected from the group of water, alcohol, and a mixed solution of water and alcohol.
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